供電電路硬件設(shè)計(jì) - 獨(dú)立光伏照明中的能量管理研究

　　光伏照明系統(tǒng)采用高壓鈉燈作為照明光源。根據(jù)高壓鈉燈的負(fù)載特性，系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高頻逆變電源以及與之配合的高頻電子鎮(zhèn)流器，不僅消除了工頻噪音、提高了照明效率，還有效地減小了控制器的體積和重量。

　　圖4是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的高壓鈉燈照明供電電路結(jié)構(gòu)框圖。其中高頻電子鎮(zhèn)流器的原理示意圖如圖5所示。通過在鎮(zhèn)流電感T1耦合的線圈N2上加上固定時(shí)間間隔的直流脈沖，在N1繞組上感應(yīng)出3000V以上高壓，將燈啟輝。燈點(diǎn)燃后，電流感應(yīng)器T2感應(yīng)高壓鈉燈電流，產(chǎn)生電流檢測信號(hào)，關(guān)斷啟輝放電電路。鎮(zhèn)流電感采用高頻磁芯繞制。提高頻率的同時(shí)也大大減小了所需鎮(zhèn)流器的電感量，從而減小了它的體積和損耗。試驗(yàn)證明，整個(gè)高頻電子鎮(zhèn)流器電路能夠穩(wěn)定、高效工作。

　　6 試驗(yàn)結(jié)果

　　對(duì)上述設(shè)計(jì)的獨(dú)立光伏照明系統(tǒng)進(jìn)行照明試驗(yàn)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定后，蓄電池輸出功率P=274W，燈的功率PLAMP=252W，效率h?92.0%。與使用普通鎮(zhèn)流器相比，整體效率可提高約4%。

　　高頻電子鎮(zhèn)流器工作的試驗(yàn)波形如圖6所示。其中（a）為啟輝脈沖電壓波形；（b）為正常工作時(shí)高壓鈉燈的電流波形。由圖可以看出，高頻電子鎮(zhèn)流器在啟輝時(shí)可輸出3000V，1ms寬的高壓脈沖，從而可以將燈可靠啟動(dòng)；高壓鈉燈啟動(dòng)后，其電流頻率為50kHz，超出音頻范圍，從而消除了音頻噪音。

　　試驗(yàn)還記錄了7h的充電中，充電電路在快充、過充、浮充3個(gè)階段中轉(zhuǎn)換過程中的電流、電壓波形，如圖7所示。從圖中可以看出，系統(tǒng)較好的實(shí)現(xiàn)了本文所述的能量管理控制。應(yīng)用此能量管理策略的獨(dú)立光伏照明系統(tǒng)已經(jīng)在北京同方廣場連續(xù)穩(wěn)定工作12個(gè)月，驗(yàn)證了該能量管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　7 結(jié)論

　　本文研究一種新型獨(dú)立光伏照明能量管理系統(tǒng)。試驗(yàn)和運(yùn)行結(jié)果表明，與現(xiàn)有光伏照明系統(tǒng)相比，應(yīng)用此控制器的獨(dú)立光伏照明系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①通過充電狀態(tài)的太陽能電池MPPT控制，提高了系統(tǒng)充電效率；②采用高效、無噪音、無頻閃的高頻高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流電路，實(shí)現(xiàn)了功能性照明；③通過檢測外部環(huán)境狀態(tài)和蓄電池能量，選擇系統(tǒng)工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行。